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Ingenieurkammertag 2015

Homogenbereiche anstatt Boden- und Felsklassen in der VOB, Teil C

Dipl.-Ing. Almuth Große, GuD Geotechnik und Umweltgeologie GmbH, [email protected] Prof.-Dr. Kurt-M. Borchert, GuD Consult Berlin, [email protected] ZUSAMMENFASSUNG

Mit dem Erscheinen des Ergänzungsbandes 2015 zur VOB 2012 wurden die Boden- und Felsklassen in den relevanten ATV-Normen des Teiles C durch die Homogenbe-reiche ersetzt. Für diese werden in den betroffenen Normen Kennwerte und Eigen-schaften vorgegeben, die auf Basis des Geotechnischen Berichtes zur Beschreibung des jeweiligen Homogenbereiches herangezogen werden, da diese Merkmale im Rahmen einer vollständigen geotechnischen Erkundung nach den geltenden Normen sowieso zu bestimmen sind. 1. EINLEITUNG

Die Beschreibung der Baugrundverhältnisse erfolgt in einem Geotechnischen Bericht. Für die Kalkulation und Abrechnung von Arbeiten im oder mit dem Baugrund werden in Deutschland Vorgaben in den ATV-Normen der VOB des Teiles C gemacht. Die Bau-grundbeschreibung im Geotechnischen Bericht nach DIN EN 1997-2 muss für die geo-technischen Nachweise und die Bautechnik Angaben erhalten, um ein Bauwerk be-messen und ausführen zu können. Die erforderlichen Angaben für die Bemessung sind im EC7 mit den nationalen Normen und hier insbesondere der DIN 1054 und DIN 4020 enthalten. Für die bautechnische Anwendung finden sich Angaben in der DIN 18196, der ZTVE-StB und den ATV-Normen der VOB Teil C. In 13 dieser ATV-Normen des Teiles C der VOB werden Bauleistungen geregelt, die in einem Zusammenhang mit Boden und Fels stehen. Das sind

• DIN 18300 Erdarbeiten • DIN 18301 Bohrarbeiten • DIN 18303 Verbauarbeiten • DIN 18304 Ramm-, Rüttel- und Verpressarbeiten

Ing

ImdekaDtugege Ta

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Baugrund belle werdend Felsklas

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Homogen

n

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- und Fels

Teil C der VOB

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sklassen de

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2

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Ingenieurkammertag 2015 Homogenbereiche im Teil C der VOB, Große/Borchert

3

Aus der stark schwankenden Anzahl der Boden- und Felsklassen resultiert auch ein unterschiedlicher Grad der Spezifizierung der Baugrundbeschreibung. In der Tabelle 2a sind den in der DIN 1054 beschriebenen Böden und den in der DIN 18196 aufge-führten Bodengruppen die entsprechenden Bodenklassen der vier ATV-Normen ge-genübergestellt. Tabelle 2a: Gegenüberstellung der Bodenklassen (Stand VOB 2012)

DIN 1054 DIN 18196 DIN 18300 DIN 18301 DIN 18311 DIN 18319 (DIN 18196)

nichtbindige Böden (grobkörnige Böden)

GE

3 BN1

NB5

LNE1-LNE3

GW LNW1-LNW3

GI

SE NB1 NB3

LNE1-LNE3

SW LNW1-LNW3

SI

gemischtkörnige Böden

GU 3 BN1

NB5

LNW1-LNW3 GT

GU* 4

BN2, BB1-BB4

LN1-LN3 LBM1-LBM3 GT*

SU 3 BN1

NB1/ NB3

LNW1-LNW3 ST

SU* 4 BN2, BB1-BB4

NB2/ NB4

LN1-LN3 LBM1-LBM3 ST*

bindige Böden (feinkörnige Böden)

UL 21)/4/62)

BB1 bis BB4 BOB1 bis

BOB4 LBM1 bis LBM3

+ P1 bis P2

UM

UA 21)/6

TL 21)/4/62)

TM

TA 21)/5/62)

organogene Böden

OT

21)/1/62) k. A. k. A. LBO1 bis LOB3

+ P1 bis P2 und Böden mit OU

organischen OH

Beimengungen OK

organische Böden

HN

21)/3

BO2 BOB1 BOB4

LO HZ BO1

F

geschüttete Böden (Auffüllung)

A, [..] x x x x

Steine 63 - 200 mm keine

Angaben

≤ 30 % 4 > 30 % 5

≤ 30 % BS1 > 30 % BS2

S1 ≤ 30 % S1 > 30 % S2

Blöcke 200 – 600 mm

≤ 30 % 5 > 30 % 6

≤ 30 % BS3 > 30 % BS4

S2, S3 ≤ 30 % S3 > 30 % S4

1) … bei breiiger bis flüssiger Konsistenz (Ic < 0,5) 2) … bei fester Konsistenz

k. A. … keine Angaben


4

Tabelle 2b: Gegenüberstellung der Felsklassen (Stand VOB 2012)

DIN 18300 DIN 18301 DIN 18311 DIN 18319

Ver

witt

erun

gsgr

ad

zersetzt 61)

BN/BB NB/BOB

keine Einteilung

entfestigt FV1 F1

angewittert

71)

FV2/FV32) F1

unverwittert FV4/FV5/

FV62) F2

eina

xial

e D

ruck

fest

igke

it [N

/mm

²] [N

/mm

²]

bis 20

keine Einteilung

FD1

keine Einteilung

FD1/FZ12)

über 20 bis 80

(50)3) FD2 FD2/FZ22)

über 50 bis

100 - FD3/FZ32)

über 80 bis

200 FD3 -

über 100 bis

200 - FD4/FZ42)

über 200 bis

300 FD4 -

über 300 FD5 - 1) … nach Kommentar zur ZTVE-StB 94 [3] 2) … abhängig vom Trennflächenabstand 3) … in DIN 18319 beträgt der obere Wert 50 N/mm²

Aus den Tabellen 2a und 2b ist ersichtlich, dass bei diesen Regelungen für gleichen Boden und Fels jeweils unterschiedliche Bezeichnungen angegeben werden. Da bei den meisten Bauvorhaben häufig mehrere Gewerke gleichzeitig ausgeschrieben wer-den, muss für jedes Gewerk eine separate Beschreibung in Form der Boden- bzw. Felsklassen erfolgen. Hinzu kommt, dass die Einteilung der Boden- und Felsklassen sich am Löse- und Bohrvorgang orientiert. Da jedoch die Wahl des Verfahrens gemäß der ATV Sache des AN ist, schließt sich aus Sicht der Autoren eine gerätespezifische Einteilung aus. Es war daher Zielstellung, für alle ATV-Normen ein einheitliches Schema zu Boden- und Felsklassen zu entwickeln, welches die speziellen Anforderungen der unterschied-lichen Gewerke berücksichtigt, jedoch den für jedes Gewerk gleichen Boden/Fels gleich bezeichnet bzw. beschreibt.


5

Im Rahmen eines von der DIN geförderten Forschungsvorhabens wurden Möglichkei-ten zur Vereinheitlichung von Boden- und Felsklassen untersucht [1]. Dabei hat sich herausgestellt, dass eine Unterteilung nach Homogenbereichen sinnvoll ist und vom HAT (Hauptausschuss Tiefbau des Deutschen Vergabe- und Vertragsausschusses für Bauleistungen) und von DVA-Vorstand wurde 2011 beschlossen, die Homogenberei-che als Grundlage aller VOB-Normen einzuführen. 2. HOMOGENBEREICHE

2.1 Definition

Grundlagen einer Ausschreibung nach VOB Teil C bezüglich des Baugrundes sind: • Der Einsatz und die Auswahl der Geräte sind dem Auftragnehmer überlassen. • Der Baugrund wurde erkundet und der Geotechnische Bericht, das sog. Bau-

grundgutachten, gemäß DIN 1997-2/DIN 4020 liegt vor. • Durch den Sachverständigen für Geotechnik wurden Baugrundschichten erkun-

det, festgelegt, beschrieben und bodenmechanische und bautechnische Kenn-werte dafür ermittelt.

Die vom Sachverständigen für Geotechnik erkundeten Baugrundschichten können ein-zeln oder zusammengefasst als Homogenbereiche festgelegt werden. Die DIN 4020:2003-09 hat einen Homogenbereich wie folgt definiert: „Begrenzter Bereich von Boden oder Fels, dessen Eigenschaften eine definierte Streu-ung aufweisen und sich von den Eigenschaften der abgegrenzten Bereiche abheben.“ Diese Definition, die jetzt in der VOB für die Bauausführung übernommen wurde, ist in der aktuellen Fassung der DIN 4020:2010-12 nicht mehr enthalten. Der Begriff wird für die VOB-Norm beibehalten, weil die Definition für die Beschreibung eines Boden-Felsbereiches, der von einem Gewerk zu bearbeiten ist, passend ist und wie folgt in die entsprechenden ATV der VOB Teil C eingeführt.


6

„Boden und Fels sind entsprechend ihrem Zustand vor dem Lösen in Homogenberei-che einzuteilen. Der Homogenbereich ist ein begrenzter Bereich, bestehend aus ein-zelnen oder mehreren Boden- oder Felsschichten, der für einsetzbare Geräte [für das jeweilige Bauverfahren] vergleichbare Eigenschaften aufweist. Sind umweltrelevante Inhaltsstoffe zu beachten, so sind diese bei der Einteilung in Homogenbereiche zu be-rücksichtigen.“ Der Unterschied zwischen dem alten System der Klassen und dem neuen System der Homogenbereiche für Boden- und Fels ist in der nachfolgenden Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3: Vergleich des alten und des neuen Systems

Klassifizierung

Boden-

oder Fels-

schicht

Altes System der

Klassen in der DIN 18300

Homogenbereiche für Ge-

werk I Erdbau DIN 18300

Homogenbereich für Gewerk

II Bohrarbeiten DIN 18304

Schicht 1 Klasse 3 Homogenbereich I.A Homogenbereich II.A

Schicht 2 Klasse 4 Homogenbereich II.B

Schicht 3

Schicht 4 Klasse 6 Homogenbereich I.B Homogenbereich II.C

2.2 Beschreibung Grundlage für die Homogenbereiche ist wie bei der bisherigen Einteilung in Boden- und

Felsklassen der Geotechnische Bericht. In diesem werden die erkundeten Baugrund-

schichten auf der Grundlage der DIN EN 1997, Teil 2, DIN EN ISO 14688, Teil 1 und 2

sowie DIN EN ISO 14689, Teil 1 beschrieben. Für die Beschreibung der Homogenbe-

reiche muss neben dem charakteristischen Wert für die Bemessung auch eine Spann-

breite des jeweiligen Kennwertes angegeben werden, die aufgrund der Feld- und La-

boruntersuchungen sowie ggf. Erfahrungen zu erwarten ist. Die in den aufgeführten

Normen angegebenen Eigenschaften, die zur vollständigen Beschreibung einer Bau-

grundschicht erforderlich sind, dienen als Grundlage für die Beschreibung der Homo-

genbereiche in der VOB und sind in nachfolgender Tabelle aufgeführt. Zusätzlich wur-

den im Zuge der Bearbeitung durch die Normungsausschüsse diese Liste um die Ab-

rasivität, die Bodengruppe und die ortsübliche Bezeichnung erweitert.


7

Tabelle 4: Kennwerte/Eigenschaften für die vollständige Beschreibung einer Boden-schicht in den VOB-Normen

Nr. Kennwerte/Eigenschaft Prüfung bzw. Definition nach 1 Korngrößenverteilung mit Körnungsbändern DIN 18123

2 Definition von Steinen und Blöcken DIN EN ISO 14688-1

2a Massenanteil Steine, D > 63 mm Bestimmung durch

Aussortieren und Wiegen 2b Massenanteil Blöcken, D > 200 mm

2c Massenanteil große Blöcke, D > 630 mm

3 mineralogische Zusammensetzung der Steine

und Blöcke

DIN EN ISO 14689-1

4 Dichte DIN EN ISO 17892-2 und DIN 18125-2

5 Kohäsion DIN 18137-1, DIN 18137-2 und DIN 18137-3

6 undränierte Scherfestigkeit DIN 4094-4 oder DIN 18136 oder DIN 18137-2

7 Sensitivität DIN 4094-4

8 Wassergehalt DIN EN ISO 17892-1

9 Konsistenz DIN EN ISO 14688-1 (5.14)

10 Konsistenzzahl DIN EN ISO 18122-1

11 Plastizität DIN EN ISO 14688-1 (5.8)

12 Plastizitätszahl DIN 18122-1

13 Durchlässigkeit DIN 18130

14 Lagerungsdichte: Definition DIN EN ISO 14688-2

14a Lagerungsdichte: Bestimmung DIN 18126

15 Kalkgehalt DIN 18129

16 Sulfatgehalt DIN EN 1997-2

17 Organischer Anteil DIN 18128

18 Benennung und Beschreibung organischer

Böden

DIN EN ISO 14688-1

19 Abrasivität NF P18-579 [9]

20 Bodengruppe DIN 18196/18915

21 ergänzend ortsübliche Bezeichnung X

Da die DIN 18196 die Böden auch für bautechnische Zwecke klassifiziert, wurde von den Arbeitsausschüssen für die ATV-Normen und vom HAT beschlossen, auch die Bezeichnung aus dieser Norm zu übernehmen. Für die Landschaftsbauarbeiten, die den Oberboden behandeln, wird die DIN 18915 herangezogen.


8

Tabelle 5: Kennwerte/Eigenschaften für die vollständige Beschreibung einer Fels-schicht in den VOB-Normen

Nr. Eigenschaften/Kennwerte Prüfung bzw. Definition nach

1 Benennung von Fels DIN EN ISO 14689-1

2 Dichte DIN EN ISO 17892-2 und DIN 18125-2

3 Verwitterung und Veränderungen, Veränder-

lichkeit

DIN EN ISO 14689-1

4 Kalkgehalt DIN 18129

5 Sulfatgehalt DIN EN ISO 1997-2

6 Druckfestigkeit DGGT-Empfehlung Nr. 1 „Einaxiale Druckver-

suche an zylindrischen Gesteinsprüfkörpern“

[7]

7 Spaltzugfestigkeit DGGT-Empfehlung Nr. 10 „Indirekter Zugver-

such an Gesteinsproben - Spaltzugversuch“ [8]

8a Trennflächenrichtung

DIN EN ISO 14689-1 8b Trennflächenabstand

8c Gesteinskörperform

9a Öffnungsweite von Trennflächen DIN EN ISO 14689-1

9b Kluftfüllung von Trennflächen

10 Gebirgsdurchlässigkeit DIN EN ISO 14689-1

11 Abrasivität NF P 94 430-1 [10]

12 ergänzend ortsübliche Bezeichnung X

Zusätzlich wurde bei Boden und Fels die Abrasivität mit aufgenommen, da dieser Kennwert für Bohrarbeiten (DIN 18301), Untertagebauarbeiten (DIN 18312), Rohrvor-triebsarbeiten (DIN 18319) und Horizontalspülbohrarbeiten (DIN 18324) als wesentli-cher Faktor für die Kalkulation der Bauleistung erforderlich ist. Eine deutsche Norm zur Bestimmung existiert nicht. Daher wurde bei Boden und Fels die entsprechende Fran-zösische Norm mit aufgeführt. Sie liegt mittlerweile in deutscher Übersetzung vor. Für einige Kennwerte/Eigenschaften gibt es unterschiedliche Untersuchungsmethoden und Bezeichnungen. Daher wird in dem Kapitel 2 der jeweiligen VOB-Norm aufgeführt, nach welcher Norm der in der Ausschreibung angegebene Kennwert/Eigenschaft im Zweifelsfall ggf. zu überprüfen ist. Dies bedeutet nicht, dass der Kennwert vom Sach-verständigen für Geotechnik bei der Baugrunduntersuchung für das jeweilige Projekt auch zwangsläufig nach dieser Norm zu bestimmen ist.


9

3. PILOTPROJEKTE

Zur Überprüfung, ob die Homogenbereiche das bisherige System der Boden- und Felsklassen ersetzen können und das neue System auch in der Praxis umsetzbar ist, wurden im Zeitraum 2011 bis 2012 Straßenbaumaßnahmen auf der Basis der Homo-genbereiche für Erdarbeiten ausgeschrieben und durchgeführt. Die wesentlichen Er-fahrungen mit den Pilotprojekten aus [2] werden im Folgenden kurz zusammengefasst. • Bei Einhaltung der Regelwerke DIN EN 1997-2, DIN 4020 und M GUB [4] reichen

die Ergebnisse der Baugrunderkundung aus, um die Homogenbereiche entspre-chend der Tabellen 4 und 5 zu beschreiben. Eine Ergänzung der Regelwerke, wie z. B. dem M GUB hinsichtlich der bautechnischen Beschreibung wird jedoch emp-fohlen.

• Engverzahnte Böden mit geringen Mächtigkeiten, z. B. Wechsellagerung, deren einzelne Schichten unterschiedliche Eigenschaften aufweisen (z. B. bindig und nichtbindig) können nur als ein Homogenbereich gelöst und transportiert werden. Bei der Beschreibung muss auf die Wechsellagerung hingewiesen werden.

• Erfolgt der Abtrag über mehrere Homogenbereiche ohne Wechseln des Erdbauge-rätes kann die Massenermittlung nicht beim Abtrag, sondern nur an dem fertigge-stellten Böschungseinschnitt durch Aufmaß erfolgen.

• Bei kleinen Erdarbeiten, wie z. B. Leitungsbau sollten die Homogenbereiche ein-fach gehalten werden. Hier sollte nur zwischen Boden und Fels unterschieden wer-den.

Eine entscheidende Erkenntnis aus den durchgeführten Pilotprojekten ist jedoch, dass aus der Einführung der Homogenbereiche im Erdbau durch die Auftragnehmer keine Nachträge generiert worden sind.


10

4. ANWENDUNG IN DEN EINZELNEN ATV-NORMEN

In den Arbeitsausschüssen des HAT für die VOB-Normen, die den Baugrund berück-sichtigen müssen, wurde über die Kennwerte und Eigenschaften, die für die Kalkulation der Leistungserbringung von Bedeutung sind, eingehend diskutiert und die Auswahl dem HAT vorgestellt. Mit den Obleuten des jeweiligen Arbeitsausschusses hat der HAT dann diese Parameter festgelegt und die Einspruchsverfahren, welche für jede relevan-te Änderung in einer VOB-Norm erforderlich sind, durchgeführt. Gegen die vorgelegte Parameterauswahl gab es in den Einspruchsverfahren weder von der Auftraggeber- noch von der Auftragnehmerseite maßgebende Einsprüche. In einem gesondert einbe-rufenen Ausschuss für die Homogenbereiche, an dem Vertreter des HAT und die Be-teiligten an den Pilotprojekten anwesend waren, wurden dann abschließend alle Para-meter noch einmal diskutiert. Als Ergebnis ist man zu dem Entschluss gekommen, dass nach Möglichkeit nur Normen zur Bestimmung dieser Parameter in den VOB-Normen vorgegeben werden sollen, die zahlenmäßige Werte liefern, um damit bei Nachträgen die Abweichung des Parameters von den ausgeschriebenen Grenzen be-urteilen zu können. Bei dem Gewerk Erdarbeiten nach DIN 18300 und den Landschaftsbauarbeiten, die in der DIN 18320 geregelt sind, sind auch relativ einfache bzw. kleine Erdarbeiten zu be-rücksichtigen. Da bei diesen „kleinen“ Maßnahmen in der Regel keine Kennwerte für eine Bemessung erforderlich sind, werden oftmals keine bzw. auf ein Minimum redu-zierte Baugrunduntersuchungen ausgeführt, so dass eine nach den Tabellen 4 und 5 vollumfängliche Beschreibung des Homogenbereiches auf deren Basis nicht möglich wäre und auch nicht erforderlich ist. Um keine neue Definition für kleine Erdarbeiten in der DIN 18300 einführen zu müssen, hat man sich auf die Angabe der Geotechnischen Kategorien geeinigt, da es hierfür Definitionen in der DIN EN 1997-1, DIN 1054 sowie der DIN 1997-2 und DIN 4020 gibt. In der nachfolgenden Tabelle sind exemplarisch Beispiele zur Einordnung in die geo-technischen Kategorien (GK) aufgeführt.


11

Tabelle 6: Beispiele für die Zuordnung in die geotechnischen Kategorien

GK 1 GK 2 GK 3

Bauwerk - geringe Lasten

- setzungsunempfindliches

Tragwerk

- übliche Lasten

- unterschiedliche Verformun-

gen können vom Tragwerk

aufgenommen werden

- hohe Lasten

- setzungsempfindli-

ches Tragwerk

Baugrund einfache Verhältnisse durchschnittlich schwierig

Grundwasser nicht relevant beherrschbar problematisch

Beispiele - Einfamilienwohnhaus

- Rohrgräben bis 2 m Tiefe

- Hoch- und Ingenieurbauten

mit Einzel- oder Streifenfun-

damenten bzw. Platten- oder

Pfahlgründung

- Leitungsgräben bis 5 m Tiefe

- Hochhäuser, Türme

- Brücken mit großer

Spannweite

Die Landschaftsbauarbeiten in der DIN 18320 berücksichtigen nur den Oberboden. Alle Arbeiten, die bei diesen Arbeiten unter dem Oberboden anfallen, sind nach der DIN 18300 zu behandeln. In der neuen DIN 18300 sind daher alle Arbeiten zum Oberboden (früher auch als Mutterboden bezeichnet) herausgenommen worden. In den Tabellen 7 und 8 sind die Eigenschaften und Kennwerte sowohl für Böden als auch für Fels aufgeführt, die für die einzelnen Gewerke entsprechend der jeweiligen ATV der VOB Teil C anzugeben sind.


12

Tabelle 7: Erforderliche Kennwerte/Eigenschaften für Böden in den VOB-Normen

DIN

Nr.

Ken

nwer

-te

/E

igen

-sc

hafte

n

1830

0 G

K2,

1830

0 G

K1

1830

1

1830

4

1831

1

1831

2

1831

3

1831

9

1832

0

1832

1

1832

4

1 Korngrößen-verteilung mit Körnungsbän-dern

n. e. n. e.

2a Masseanteil an Steinen

2b Masseanteil Blöcke

2c Masseanteil große Blöcke

3 mineralogische Zusammen-setzung der Steine und Blöcke

n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e.

4 Dichte n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e.

5 Kohäsion n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e.

6 undränierte Scherfestigkeit

n. e. n. e. n. e.

7 Sensitivität n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e.

8 Wassergehalt n. e. n. e.

9 Konsistenz n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e.

10 Konsistenzzahl n. e. n. e. n. e.

11 Plastizität n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e

12 Plastizitätszahl n. e. n. e. n. e.

13 Durchlässig-keit

n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e.

14 Lagerungs-dichte

n. e.

15 Kalkgehalt n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e.

16 Sulfatgehalt n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e.

17 Organischer Anteil

n. e. n. e. n. e. n. e.

18 Benennung und Beschrei-bung organi-scher Böden

n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e.

19 Abrasivität n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e.

20 Bodengruppe DIN 18915

21 ortsübliche Bezeichnung

n. e. n. e.

Angabe erforderlich n. e. – Angabe nicht erforderlich


13

Tabelle 8: Erforderliche Kennwerte/Eigenschaften für Fels in den VOB Normen

DIN

Nr.

Ken

nwer

te

/Eig

en-

scha

ften

1830

0 G

K2,

GK

3

1830

0 G

K1

1830

1

1830

4

1831

1

1831

2

1831

3

1831

9

1832

0

1832

1

1832

4

1 Benen-nung von Fels

n. e.

2 Dichte n. e. n. e. n. e. n. e. n. e.

3 Verwitte-rung, Verände-rungen und Ver-änderlich-keit

n. e. n. e.

4 Kalkgehalt n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e.

5 Sulfatge-halt

n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e.

6 Druckfes-tigkeit

n. e. n. e. n. e.

7 Spaltzug-festigkeit

n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e.

8a Trennflä-chenrich-tung

n. e. n. e. n. e.

8b Trennflä-chenab-stand

n. e. n. e. n. e.

8c Gesteins-körperform

n. e. n. e. n. e.

9a Öffnungs-weite von Trennflä-chen


9b Kluftfül-lung von Trennflä-chen


10 Gebirgs-durchläs-sigkeit


11 Abrasivität n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e. n. e.

12 ortsübliche Bezeich-nung

n. e. n. e.

Angabe erforderlich n. e. – Angabe nicht erforderlich


14

Wie in den Tabellen 7 und 8 zu entnehmen, benötigen die neuen Normen für Rohrvor-triebsarbeiten (DIN 18319) und die Horizontalspülbohrarbeiten (DIN 18324) für Boden die meisten Angaben zu den Homogenbereichen. Bereits die aktuell gültige DIN 18319 hat für die Bodenklassen die größte Anzahl an Unterteilungen gefordert. Auch die Un-tertagebauarbeiten benötigen sowohl für den Boden als auch für den Fels eine Vielzahl von Angaben. Bei der zum Einsatz kommenden Technik beim Tunnelbau und bei den horizontalen Bohrungen ist dies verständlich, da die Technik in der Bauphase nur auf-wendig geändert werden kann. 5. BEISPIEL FÜR ERDARBEITEN

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Beispiel eines Baugrundschnittes für das Auffah-ren eines Einschnittes bei einem Straßenbauprojekt sowie die zugeordneten Homo-genbereiche.

Abb. 1: Beispiel für Bodenschichten und Homogenbereiche


15

Die geplante Aushubgrenze ist grün markiert. Für die Erdarbeiten wurden die Homo-genbereiche A bis H festgelegt. Die bei den Baugrundaufschlüssen erkundete und im Baugrundschnitt dargestellte Schicht T3 – Muschelton, weich bis steif, liegt unterhalb des Aushubbereiches und muss nicht berücksichtigt werden. Die erkundete Schicht-oberkante der Schicht T5a - Tertiärton, steif bis halbfest, liegt zwar auch unterhalb, reicht aber bei einem Aufschluss an die Aushubgrenze heran und wird deshalb als Homogenbereich beschrieben, da sie zum einen in der Aushubsohle anstehen wird und entsprechende Schutzmaßnahmen vorgesehen werden müssen. Zum anderen ist nicht auszuschließen, dass die Oberkante dieser Schicht zwischen den Aufschluss-punkten in den Aushubbereich hineinreicht. Abhängig vom jeweiligen auszuschreiben-den Gewerk könnten hier auch einzelne Baugrundschichten zusammengefasst wer-den, wie hier im Beispiel die Flusskiesschichten, Schichten G1 und G2 zu E. Diese Schichten haben für das Lösen, Laden, Transportieren und den Einbau vergleichbare Eigenschaften beim Einsatz von Großgeräten und können für Erdarbeiten als ein Ho-mogenbereich zusammengefasst werden. In der Tabelle 9 werden für den Homogenbereich D, der in der Abbildung 1 im Längs-schnitt zu erkennen ist, die ermittelten Kennwerte und Eigenschaften angegeben. Da es sich hier um ein Straßenbauprojekt handelt, wird es wahrscheinlich auch erforder-lich sein, z. B. für Leitungen Gräben anzulegen und hier wäre der „Kleine Erdbau“ mit GK1 maßgebend. Tabelle 9: Kennwerte nach der neuen DIN 18300 für Homogenbereich D (Abb. 1)

Nr. nach Tabelle 4

Kennwert/Eigenschaft Erdbau GK2, GK3 Kleiner Erdbau GK1

1 Korngrößenverteilung Band D n. e. 2a, 2b Anteil Steine und Blöcke 8 – 12 % 8 – 12 % 2c Anteil große Blöcke 0 – 1 % 0 – 1 % 4 Dichte, feucht 1,75 – 1,9 g/m³ n. e. 6 undränierte Scherfestigkeit n. b. n. b. 8 Wassergehalt 5 bis 10% n. e. 9 Konsistenz n. e. n. b. 10 Konsistenzzahl n. b. n. e. 11 Plastizität n. b. n. e. 12 Plastizitätszahl 14 Lagerungsdichte ID 0,2 – 0,3 0,2 – 0,3 17 Organischer Anteil < 0,5 % n. e. 20 Bodengruppe nach DIN

18196 SU, SW SU, SW

21 Ortsübliche Bezeichnung Flusssand Flusssand

n. b. … nicht bestimmbar n. e. … nicht erforderlich


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Die Korngrößenverteilung als Band wird gemäß Geotechnischem Bericht in Abbildung

2 dargestellt.

Abb. 2: Korngrößenverteilungsband für den Homogenbereich D

In der Regel wird das Korngrößenverteilungsband ohne Anteil von Steinen und Blö-cken dargestellt. Der Anteil Steine und Blöcke ist extra anzugeben (siehe Tabelle 4) und wird aus Erfahrungen oder Großbohrungen abgeschätzt bzw. bestimmt. Alternativ lässt sich das Korngrößenverteilungsband auch durch die Kornkennzahlen beschrei-ben, bei denen nach [11] die auf 10 % auf- oder abgerundeten Gewichtsanteile der Korngrößengruppen Ton/Schluff/Sand/Kies/Steine aneinander gereiht werden. Für eine genauere Beschreibung wird empfohlen, die tatsächlichen prozentualen Anteile der Fraktionen Ton/Schluff/Sand/Kies ohne Steine und Blöcke anzugeben. Für das Bei-spiel gemäß Abbildung 2 ergibt sich folgendes Band mit den Kornkennzahlen 0/15/80/5 bis 0/0/65/35. Das Standardleistungsbuch Bau wurde entsprechend der Homogenbereiche überarbei-tet. Im Folgenden sind exemplarisch zwei Leistungstexte aus dem STLB für Erdarbei-ten im Homogenbereich sowohl für Geotechnische Kategorie 1 als auch Geotechni-sche Kategorie 2 angegeben.


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Leistungsposition Erdarbeiten im Homogenbereich D für Geotechnische Kategorie 1: STLB-Bau 2015-10 Boden für Baugrube, ab Geländeoberfläche, profilgerecht lösen und seitlich lagern, Verbau wird gesondert vergütet, Gesamtbreite über 10 bis 15 m, Gesamtlänge über 15 bis 20 m, Gesamtaushubtiefe bis 2 m, Homogenbereich D, mit 2 Bodengruppen, Bodengruppe 1 SW DIN 18196 (weitgestuf-ter Sand), Bodengruppe 2 SU DIN 18196 (Sand-Schluff-Gemisch),Tiefe oberer Hori-zont des Homogenbereiches 0 m, Tiefe unterer Horizont des Homogenbereiches 4 m, Baumaßnahme der Geotechnischen Kategorie 1 DIN 4020, - Anteil Steine (Co) über 0 bis 30 % Massenanteil DIN EN ISO 14688-1, - Anteil Blöcke (Bo) über 0 bis 30 % Massenanteil DIN EN ISO 14688-1, - Konsistenz DIN EN ISO 14688-1 keine, - Lagerungsdichte locker, Mengenermittlung nach Aufmaß an der Entnahmestelle. Abrechnungseinheit: m³ Leistungsposition Erdarbeiten im Homogenbereich D für Geotechnische Kategorie 2: STLB-Bau 2015-10 Boden für Baugrube, ab Geländeoberfläche, profilgerecht lösen und seitlich lagern, Verbau wird gesondert vergütet, Gesamtbreite über 10 bis 15 m, Gesamtlänge über 15 bis 20 m, Gesamtaushubtiefe bis 4 m, Homogenbereich D, mit 2 Bodengruppen, Bodengruppe 1 SW DIN 18196 (weitgestuf-ter Sand), Bodengruppe 2 SU DIN 18196 (Sand-Schluff-Gemisch), Tiefe oberer Hori-zont des Homogenbereiches 0 m, Tiefe unterer Horizont des Homogenbereiches 4 m, Baumaßnahme der Geotechnischen Kategorie 2 DIN 4020, Kornverteilungsbereich DIN EN 13285: - Massenanteile Ton unterer Wert '0' %, - Massenanteile Ton oberer Wert '0' %, - Massenanteile Schluff unterer Wert '0' %, - Massenanteile Schluff oberer Wert '15' %, - Massenanteile Sand unterer Wert '65' %, - Massenanteile Sand oberer Wert '80' %,


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Im folgenden Beispiel wird ebenfalls ein Einschnitt für einen Straßenneubau betrachtet, bei dem allerdings nach der ausgeführten Baugrunderkundung die Erdarbeiten, wie aus dem Baugrundschnitt in Abbildung 3 ersichtlich, teilweise auch in Fels ausgeführt werden. Die Aushubgrenze ist rot eingetragen.

Abb. 3: Beispiel für Boden- sowie Felsschichten und Homogenbereiche

Tabelle 10: Kennwerte und Eigenschaften für den Homogenbereich D von Fels für

Erdarbeiten nach der neuen DIN 18300 (Abb. 3)

Nr. nach Tabelle 5

Kennwert/Eigenschaft Erdbau GK2, GK3 Kleiner Erdbau GK1

1 Benennung von Fels Wechsellagerung

Tonschiefer/Grauwacke

Wechsellagerung

Tonschiefer/Grauwacke

2 Dichte g/cm³ 2,5 – 2,7 n. e.

3 Verwitterung, Veränderungen

und Veränderlichkeit

mäßig verwittert

mäßig veränderlich

mäßig verwittert

mäßig veränderlich

6 Druckfestigkeit des Gesteins

N/mm²

10 – 40 n. e.

8a Trennflächenrichtung Südost Südost

8b Trennflächenabstand geschiefert, grob laminiert bis

dünn (6-30 mm)

geschiefert, grob laminiert bis

dünn (6-30 mm)

8c Gesteinskörperform tafelförmig bis prismatisch tafelförmig bis prismatisch

12 Ortsübliche Bezeichnung Tonschiefer/Grauwacke n. e.

n. e. … nicht erforderlich


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Beispiel für den Leistungstext Erdarbeiten in dem beschriebenen Homogenbereich: STLB-Bau 2015-10 Text für Fels GK 1 und Homogenbereich D Fels für Baugrube, ab Geländeoberfläche, profilgerecht lösen und seitlich lagern, Verbau wird gesondert vergütet, Gesamtbreite über 10 bis 15 m, Gesamtlänge über 15 bis 20 m, Gesamtaushubtiefe bis 2 m, Homogenbereich D, Tiefe oberer Horizont des Homogenbereiches 0 m, Tiefe unterer Horizont des Homogenbereiches 2 m, Baumaßnahme der Geotechnischen Kategorie 1 DIN 4020, - Gesteinsart Wechsellagerung Tonschiefer-Grauwacke - Verwitterung und Veränderungen DIN EN ISO 14689-1 mäßig verwittert, mäßig ver-änderlich, - Trennflächenabstände DIN EN ISO 14689-1 grob laminiert bis dünn, - Trennflächenrichtung Fallrichtung (Azimut) '180' Grad, - Trennflächenrichtung Fallwinkel '45' Grad, - tafelförmig bis prismatischer Gesteinskörper DIN EN ISO 14689-1, Mengenermittlung nach Aufmaß an der Entnahmestelle. Abrechnungseinheit: m³ 6. ZUSAMMENFASSUNG

Grundsätzlich wird mit dem neuen Konzept der Homogenbereiche in der neuen VOB eine für alle Normen im Teil C, die den Baugrund berücksichtigen müssen, einheitliche Beschreibung für die Ausschreibung derartiger Leistungen geliefert. Diese Beschrei-bung in einem Leistungsverzeichnis mit Homogenbereichen macht es in der Regel nicht mehr erforderlich, dass der Geotechnische Bericht komplett im Rahmen des An-gebotsverfahrens zur Einsicht ausgelegt oder beigefügt werden muss. Die Angaben im Leistungsverzeichnis sind ausreichend für die Ermittlung der Leistungen im Baugrund, wenn die Homogenbereiche in Längs- und Querprofilen in den Planungsunterlagen ausreichend dargestellt werden. Im Abschnitt 0.2 verschiedener ATV-Normen ist diese Angabe zur Ausführung auch empfohlen.


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Als Vorteile der Einteilung in Homogenbereiche ist folgendes zu sehen: • Es ist keine Einteilung der Bodenschichten in neue Klassen erforderlich. • Die im Geotechnischen Bericht festgelegten Baugrundschichten können einzeln

oder zusammen als Homogenbereich übernommen werden. • Die im Leistungsverzeichnis anzugebenden Eigenschaften/Kennwerte je Homo-

genbereich geben eine genauere Beschreibung des Baugrundes für die Arbeitsleis-tungen Lösen, Laden, Transportieren und Einbau an. Die Leistungen sind damit gut kalkulierbar.

• Für alle Gewerke gelten die gleichen Kennwerte und Eigenschaften des Baugrun-des, wobei die zu beschreibenden Eigenschaften zwischen den Gewerken differie-ren können.

• Bei kleinen Erdarbeiten entsprechend der geotechnischen Kategorie GK 1 ist nur ein reduzierter Aufwand zur Bestimmung und Angabe der Kennwerte und Eigen-schaften erforderlich.

• Zur Nachprüfung der in der Leistungsbeschreibung angegebenen Kennwerte im Streitfall werden die Versuche in den ATV-Normen eindeutig vorgegeben.

• Für besondere Fälle können in dem System der Homogenbereiche ergänzende Eigenschafen und Kennwerte aufgenommen werden. Dies gilt sowohl für aktuelle Projekte als auch für zukünftige Änderungen der ATV-Normen in der nächsten VOB.

Allerdings ergeben sich aus der Einführung der Homogenbereiche in die VOB auch Nachteile, wie z. B • Es sind viele Kennwerte/Eigenschaften zur Beschreibung der Homogenbereiche

erforderlich. • Einzelne abweichende Kennwerte/Eigenschaften können zu Nachträgen führen. Es

wird allerdings schwieriger für den AN bei Abweichungen von nur einzelnen Para-metern den Nachweis eines Mehraufwandes zu erbringen.

• Werden bei den Arbeiten Baugrundschichten angetroffen, die nicht zu einem im LV aufgeführten Homogenbereich passen, kann das zu Nachträgen führen. Dies ist aber dem unvermeidbaren Baugrundrisiko zuzurechnen.

• Weitere bisher in der Bauausführung für die Ausschreibung und Ausführung von Bauleistungen herangezogene Richtlinie, Merkblätter etc., wie z. B. Standardleis-tungskatalog und Zusätzlich Technische Vertragsbedingungen müssen angepasst werden.

• Sowohl der Sachverständige für Geotechnik als auch der Planer müssen eine hö-here Fachkompetenz für die Bauausführung besitzen, um die Zuordnung der Bau-grundschichten zu Homogenbereichen vornehmen zu können.


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• Die Unterscheidung der einzelnen ausgeschriebenen Homogenbereiche in der Bauausführung ist für den Bauüberwacher bzw. den Geotechnischen Sachverstän-digen schwieriger und ohne Laborversuche nicht immer möglich.

• Die Baumaßnahme und die dafür erforderlichen Gewerke müssen vor Beginn der Baugrunduntersuchung bekannt sein, um die entsprechend erforderlichen Feld- und Laborversuche auszuführen. Planungsbegleitende ergänzende Baugrundun-tersuchungen sind ggf. erforderlich.

Der Sachverständige für Geotechnik sollte die Vorgaben der DIN EN 1997-2 im Zu-sammenhang mit der DIN 4020 zu Abstand und Tiefe der Baugrundaufschlüsse sowie dem Umfang der auszuführenden Laboruntersuchungen einhalten. Für die Bestim-mung der Bandbreite je Schicht bzw. Homogenbereich sollten ausreichende Feld- und Laborversuche durchgeführt werden bzw. abgesicherte Erfahrungswerte aus anderen Projekten vorliegen. Wenn die Normung mehrere Methoden zur Bestimmung eines zu beschreibenden Kennwertes zulässt, sollte durch den Sachverständigen für Geotech-nik die Norm zur Überprüfung des entsprechenden Kennwertes festgelegt werden. So-fern dem Geotechnischen Sachverständigen die geplanten Gewerke im vollen Umfang bekannt sind, kann die Festlegung der Homogenbereiche für die Bauausführung durch ihn erfolgen. Bei der Beschreibung der Homogenbereiche sollten Merkmale, wie z. B. die Farbe des Bodens bzw. des Fels mit angegeben werden, über die verhältnismäßig einfach die Unterscheidung vor Ort/auf der Baustelle erfolgen kann. Der Planer sollte bei der Erstellung des Leistungsverzeichnisses den Geotechnischen Bericht in Hinblick auf ausreichende Angaben von Kennwerten/Eigenschaften der Bau-grundschichten prüfen. Ein sachverständiger Planer kann die Homogenbereiche aus den im Geotechnischen Bericht beschriebenen Baugrundschichten festlegen, sollte jedoch im Zweifelsfall den Sachverständigen für Geotechnik hinzuziehen. Im Leis-tungsverzeichnis ist je Homogenbereich eine Position vorzusehen. Ist ein geregelter Wiedereinbau der abgetragenen Bodenschichten geplant, müssen die Homogenberei-che so gewählt werden, dass auch die Einbauleistung kalkulierbar ist. Der Bauüberwacher muss prüfen, ob die Homogenbereiche vom Geotechnischen Sachverständigen und ausschreibenden Planer ausreichend beschrieben sind, so dass eine zweifelsfreie Festlegung der Homogenbereiche vor Ort möglich ist. Für eine erste Beurteilung vor Ort kann dabei die Bodenart, ob bindig oder nichtbindig, die Boden-gruppe nach DIN 18196 sowie bei bindigen Böden die Konsistenz über den Handver-such nach DIN EN ISO 14688-1, Abs. 5.14, herangezogen werden. Ist eine genauere Beurteilung erforderlich, ist der Geotechnische Sachverständige einzuschalten.


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Literatur

[1] BORCHERT, K.-M., GROßE, A: Vereinheitlichung der Boden- und Felsklassen für die VOB-Normen; Studie für die DIN, GuD Consult GmbH, Berlin, 27.05.2010, unveröffentlicht

[2] Abschlussbericht – Pilotprojekte zur Vereinheitlichung der Boden- und Felsklas-sen in der VOB/C, Dr. Spang, 05.04.2013, unveröffentlicht

[3] FLOSS, R.: Handbuch zu den Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau (ZTV E-StB), Ausgabe 2009, Kirschbaum Verlag Bonn, 4. Auflage, 2011

[4] M GUB – Merkblatt über geotechnische Untersuchungen und Berechnungen im Straßenbau; Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Arbeits-gruppe Erd- und Grundbau, 2004.

[5] Handbuch Eurocode 7, Geotechnische Bemessung Band 1: Allgemeine Regeln, herausgegeben vom DIN Deutschen Institut für Normung e. V., 1. Auflage 2011

[6] Handbuch Eurocode 7, Geotechnische Bemessung Band 2: Erkundung und Untersuchung, herausgegeben vom DIN Deutschen Institut für Normung e. V., 1. Auflage 2011

[7] DGGT-Empfehlung Nr. 1: Einaxiale Druckversuche an zylindrischen Gesteins-prüfkörpern; Ausgabe 2004; Teil C.1 der Technischen Prüfvorschriften für Bo-den und Fels im Straßenbau (TP BF – StB), herausgegeben durch die For-schungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen

[8] DGGT-Empfehlung Nr. 10: Indirekter Zugversuch an Gesteinsproben - Spalt-zugversuch; Fassung 1986; Teil C.10 der Technischen Prüfvorschriften für Bo-den und Fels im Straßenbau (TP BF – StB), herausgegeben durch die For-schungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen

[9] NF P 18-579: Gesteinskörnungen – Bestimmung der Koeffizienten der Abrasivi-tät und Mahlbarkeit

[10] NP 94-430-1: Gestein – Bestimmung der Schleifbarkeit von Gestein – Teil 1_ Ritzprobe mittels Spitzhacke

[11] V. SOOS, P.: Eigenschaften von Boden und Fels – ihre Ermittlung im Labor. Grundbautaschenbuch, 6. Auflage, Abschnitt 1.4 im Teil 1, Berlin, Verlag Ernst & Sohn

[12] Ergänzungsband 2015 zur VOB 2012, Herausgeber DIN Deutsches Institut für Normung e. V.

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Homogenbereiche anstatt Boden- und Felsklassen in der …€¦ · 4 BN2, BB1-BB4 NB2/ NB4 LN1-LN3...

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